水下湿法焊缝成形的响应曲面法建模及分析

水下湿法焊缝成形是影响水下焊接接头力学性能的重要因素.与空气中焊接相比,影响水下湿法焊缝成形的因素更复杂.在高压舱内进行不同水深湿法药芯焊丝焊接(FCAW)试验,通过响应曲面法(RSM)分别建立水下湿法焊缝的熔宽和余高与焊接参数之间的数学模型,分析了焊接电流、电弧电压和水深及其交互作用对水下湿法焊缝成形的影响.结果表明,水下湿法焊接时增大焊接电流和电弧电压都可以增大焊缝熔宽.熔宽随着水深的增大而减小,但随着水深的增大,水深对减小熔宽的作用逐渐减小.随着电流的增大,焊缝余高增大,且比电弧电压对余高的作用明显.     

超声辅助水下湿法焊接工艺

水下湿法焊接过程电弧不稳定,常存在熄弧、焊缝成形不均匀等问题.针对这一问题,提出了超声辅助水下湿法焊接方法,其原理是将功率超声振动与常规水下湿法焊接相结合,通过超声振动作用改善焊接电弧稳定性、焊缝成形,进而提高水下焊接接头质量.超声辅助水下湿法焊接堆焊对比试验结果表明,超声辅助水下湿法焊接显著改善了焊缝成形,能够获得尺寸均一连续的焊缝;焊接过程稳定性提高,熄弧率明显减小,熔深增大,余高减小,焊缝中心区域的显微硬度减小.     

核电厂定位销局部干法水下TIG焊接工艺

以核电厂定位销水下焊接为研究对象,研制双层气体保护的局部干法水下TIG旋转焊枪,运动轨迹通过直流电机带动钨极绕固定直径转动实现.对核级材料Z2CN19-10控氮奥氏体不锈钢进行焊接,研究局部干法水下TIG焊接焊缝成形,优化工艺参数,结合热循环曲线及电弧形态,分析焊接接头显微组织及力学性能.结果表明,当焊枪的内层和外层保护气均通氩气时,焊缝成形良好,电弧形态稳定;增大焊接电流或减小焊接速度均使焊缝熔深增大,熔宽增大;对比水下焊接接头和陆上焊接接头发现,水的快速冷却作用会促使熔合线附近的铁素体的形态由树枝状转变为板条状,奥氏体含量减少,焊缝中心晶粒细化;水下焊接接头的显微硬度和力学性能略高于陆上焊接接头.     

因瓦合金4J36等离子焊接工艺及接头性能

试验采用等离子弧焊设备对4J36因瓦合金板材进行焊接工艺试验,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和洛氏硬度计等手段分析接头的微观组织和力学性能.结果表明,合理的等离子工艺参数下焊接接头成形良好,抗拉强度可达到母材的93.6%;接头基体为γ相,同时存在γ'(Ni₃(Al,Ti))强化相;母材为细小的等轴晶,焊缝处呈树枝状结晶且晶粒粗大,热影响区靠近熔池部分的晶粒过热长大,靠近母材部分为均匀细小的等轴晶;焊接接头拉伸断口表现为韧性断裂,硬度最低值出现在热影响区.     

X80管线钢水下湿法多道焊残余应力分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律.结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平.水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175～205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.     

7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头组织及性能

采用水蒸气等离子电弧技术对10mm厚的7A52铝合金板材进行焊接试验,焊接介质为40%丙酮水溶液,焊丝为ER5356,对焊接接头的力学性能进行了测试分析,对焊接接头的显微组织进行了分析.结果表明,7A52铝合金水蒸气等离子弧焊接头性能较好,焊缝拉伸断口表面存在大量的韧窝,表明焊缝有良好的韧性;热影响区存在软化区域;焊接接头熔合良好,焊缝没有发现异常的气孔、夹渣和裂纹等焊接缺陷.利用水蒸气等离子弧技术焊接73.52铝合金可以得到优良的焊接接头.     

304不锈钢水下湿法焊接工艺

利用自保护镍带药芯焊丝,对304不锈钢进行水下湿法焊接试验,并分析了焊接接头的微观组织和力学性能. 结果表明,304不锈钢水下湿法焊接过程稳定,飞溅少,成形良好,增加焊接电流会显著增加熔宽,而熔深变化很小,增加焊接电压,熔宽增加,焊缝成形变差且飞溅增多. 焊缝金属由单一的镍基γ-固溶体相组成,焊接接头热影响区存在晶粒粗化现象. 拉伸试验试件均断裂在焊缝处,焊接接头平均抗拉强度值达到450 MPa,呈现为脆性断裂,热影响区硬度因晶粒粗化有所降低.     

口腔修复用铸造钴铬合金等离子焊接工艺研究

试验研究了钻铬合金口腔修复材料微束等离子弧焊的可行性。焊接过程电弧稳定，焊接接头熔合良好，未见裂纹、未焊透、夹渣、气孔等缺陷。力学性能与显微组织分析表明：焊缝与母材均为铸态的树枝状晶粒，几乎无焊接热影响区，接头成分均匀，焊缝与母材强度基本一致。微束等离子弧焊在口腔材料修复领域具有很好的应用前景。     

TC4钛合金水下湿法激光焊接焊缝组织与性能

使用光纤激光器对TC4钛合金进行了水下湿法激光焊接试验,通过在TC4表面预置焊接辅助剂实现了增加水下湿法焊接熔深的同时对焊缝进行保护的目的. 对焊缝的微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,预置焊接辅助剂后,焊缝熔深增大,焊接阈值增加,焊缝中裂纹减少. 焊缝中心主要由初生α和马氏体组织α'相组成,在熔池底部还保留有粗大的β晶界,焊缝由于水的急冷作用出现了淬硬组织,显微硬度远高于TC4母材. 水下焊接拉伸试验试件均断裂在焊缝处,焊接接头平均抗拉强度值为439 MPa,呈现为脆性断裂.     

Inconel 625/X65复合管焊接工艺及接头性能研究

对双金属复合管进行了GTAW( TIP TIG)对接焊试验,并对接头进行了拉伸、弯曲、冲击、硬度测试以及无损探伤,利用光学显微镜、化学分析方法对接头金相组织和主要合金元素进行了分析.结果表明,焊接接头无缺陷,力学性能优良,焊缝区为晶粒非常细小的柱状树枝状奥氏体组织,主要合金元素含量均匀稳定,耐蚀性能良好.     

Inconel625等离子弧焊接头组织与接头性能研究

对4 mm镍基高温合金Inconel625薄板进行等离子弧焊实验,对比研究了3种不同焊接热输入下焊接接头各部分的微观组织、接头力学性能、断口形貌以及母材和焊缝的高温腐蚀行为。结果表明Inconel625等离子焊接接头组织是由母材的奥氏体等轴晶、焊缝融合线附近的胞状晶以及焊缝中心的树枝晶组成;在焊缝处有大量的碳化物和少量Laves相析出,使得焊接接头力学性能降低,韧性下降,焊缝成为接头薄弱环节;在焊接热输入为10.175 kJ/cm时接头力学性能最优,抗拉强度为765.3MPa,与母材的785.4MPa相当,延伸率为31.9%,相较于母材的42.8%有所下降,试样断裂方式为发生在焊缝处的韧性断裂;母材和焊缝金属在750℃下24 h熔盐腐蚀后腐蚀产物基本相同,主要为外层颗粒状NiO和Cr₂O₃以及NiCr₂O₄腐蚀层。     

TC4厚壁管全位置PAW工艺及接头性能分析

介绍了一种适合TC4钛合金厚壁管的等离子弧焊接新工艺,通过对工艺参数分区控制和优化匹配,实现了钛合金管道全位置优质焊接.采用光学显微镜、扫描电镜以及显微维氏硬度仪分别对特征位置焊接接头的显微组织、断口形貌以及显微硬度进行表征.结果表明,特征位置接头焊缝区及热影响区显微组织均主要由网篮状α'相、针状α相以及粗大β相组成;接头拉伸性能良好,拉伸试样均断裂于母材处;冲击试样的断裂形式为韧性断裂;焊缝区及热影响区硬化区的硬度值高于母材.     

Mechanical properties of friction stir welded armor grade Al–Zn–Mg alloy joints

The influence of different welding speeds and rotary speeds on the formation and mechanical properties of friction stir weld joints of armor grade aluminum alloy was presented. The developed weld joints were characterized by bend tests, micro-hardness tests, tensile tests, optical and scanning electron microscopies. Mechanical properties (i.e., micro-hardness, ultimate tensile strength and elongation to fracture) increased with the increase in rotary speed or decrease in welding speed. The effect of welding speed on micro-hardness of heat affected zones was more profound than the rotary speeds. The welding speeds and rotary speeds influenced the mechanical properties and their effects on various mechanical properties of the friction stir welded joints can be predicted with the help of regression models.     

镀锌钢一6016铝合金异种金属加入中间夹层铅的激光焊接

对1．2mm厚镀锌钢板和1．15mm厚6016铝合金平板试件进行了加入中间夹层铅的激光搭接焊试验,通过调整焊接工艺参数获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、x射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、主要物相与接头力学性能．结果表明,在钢／铝激光焊中添加中间夹层铅,焊接接...     

铜钢异种材料等离子弧焊接头性能

采用LHM-200等离子弧焊机对1 mm紫铜与低碳钢异种材料进行了熔透型等离子弧焊试验,得到了内部无缺陷、外观成形良好的接头.观察了接头的显微组织,并分析了工艺参数对接头力学性能的影响.结果表明,焊缝区中心显微组织呈细胞群状,界面两侧的组织特征呈现显著的不同,焊缝与铜侧界面没有明显的熔合线,局部呈漩涡状,钢侧与焊缝连接处出现了明显的分界线;最佳工艺为焊接电流为65 A,焊接速度为0.4 cm/s,离子气流量为0.7 L/min,此时接头抗拉强度可达176 MPa,试样断裂于铜母材热影响区.     

旁路分流MIG电弧熔钎焊接镁/钢异种金属接头特性

以AZ31镁合金与Q235镀锌钢板为研究对象,进行旁路分流MIG电弧熔钎焊接工艺试验,在获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形的同时,实现了镁/钢异种金属的可靠连接.同时采用金相显微镜,高速摄像机和拉伸试验机对焊接接头的组织、熔滴过渡过程以及力学性能进行观察与分析.结果表明,焊接过程中熔滴的排斥过渡增加了熔滴过渡的时间,使得熔滴润湿铺展更为均匀,且保证了界面层元素的充分结合.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度达133 MPa,约为母材强度的70%,接头断裂发生在镁合金焊缝处,呈韧性断裂的形貌特征.     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

Joint performance of CO2 laser beam welding 5083,H321 aluminum alloy

Laser beam welding of aluminum alloys is expected to offer good mechanical properties of welded joints. In this experimental work reported, CO2 laser beam autogenoas welding and wire feed welding are conducted on 4 mm thick 5083- H321 aluminum alloy sheets at different welding variables. The mechanical properties and microstructure characteristics of the welds are evaluated through tensile tests, micro-hardness tests, optical microscopy and scanning electron microscopy （SEM）. Experimental results indicate that both the tensile strength and hardness of laser beam welds are affected by the constitution of filler material, except the yield strength. The soften region of laser beam welds is not in the heat-affected zone （ HAZ ）. The tensile fracture of laser beam welded specimens takes place in the weld zone and close to the weld boundary because of different filler materials. Some pores are found on the fracture face, including hydrogen porosities and blow holes, but these pores have no influence on the tensile strength of laser beam welds. Tensile strength values of laser beam welds with filler wire are up to 345.57 MPa, 93% of base material values, and yield strengths of laser beam welds are equivalent to those of base metal （264. 50 MPa）.     

Twinning in weld HAZ of ZK21 commercial magnesium alloy

The microstructure and properties of Mg ZK21 laser beam weld without filler were researched using optical microscopy (OM),electron microscopy and mechanical test.The results show that the fracture strain of the joints after laser beam welding reduces by about 10.7%at room temperature.By means of laser beam welding,the fusion zones contain tensile RS,while the base material far away from the fusion line is under balancing compressive RS.The microstructures of the weld were characterized by a narrow heat a...     

高镍球铁同质电焊条焊缝组织形成规律

针对铸铁在焊接过程中焊缝易产生白口、裂纹和淬硬组织等技术难题.采用自制高镍球铁同质电焊条,探索了高镍球铁同质焊缝组织形成规律及其与接头力学性能的相关性.结果表明,焊缝组织由分枝细小的柱状奥氏体枝晶+球状石墨+少量晶间碳化物组成.焊接电流的增大使焊缝中柱状晶变得粗壮,石墨球化率升高,晶间碳化物数量增多.当焊接电流一定时,随着预热温度的增大,石墨形态变差,碳化物数量增多,接头抗拉强度减小而硬度增大.采用大电流不预热焊接工艺可以获得综合性能优良的铸铁同质焊缝.